一种单兵作战手戴式通讯装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及检测与控制技术领域，具体涉及一种单兵作战手戴式通讯装置，本发明专利技术解决基于数据手套的手语识别技术，以一组连续的手势动作(包括手指的变化和手势动作的轨迹)，作为研究对象。相对于静态的手语而言，它能表达的含义更加丰富和准确。在作战条件较为复杂情况下，由于协同作战队员无法直接面对面进行手势交流且不能进行语音交流时，无法做到作战方案的统一和动作的协同配合容易造成实际作战队员负伤甚至牺牲。当作战队员遇到作战条件无法直接面对面进行手势交流且不能进行语音交流时可以利用该通讯装置顺利完成临时作战方案制定和战术动作的协同，保证作战队员的生命安全并顺利完成任务。

A Wearable Communication Device for Individual Operations

The invention relates to the field of detection and control technology, in particular to a single-soldier combat hand-worn communication device. The invention solves the technology of sign language recognition based on data gloves, and takes a set of continuous gesture movements (including finger changes and gesture movement tracks) as the research object. Compared with static sign language, it can express meanings more abundantly and accurately. In the case of complex operational conditions, because the cooperative combat team members can not directly face-to-face gesture communication and voice communication, it is easy to cause actual combat team members to be injured or even sacrificed if they can not achieve the unity of operational plans and cooperative cooperation. When soldiers are unable to communicate directly with each other in face-to-face and voice communication under combat conditions, the communication device can be used to successfully complete the coordination of temporary combat plan formulation and tactical action, and ensure the life safety of combat personnel and successfully complete the task.

【技术实现步骤摘要】
一种单兵作战手戴式通讯装置
本专利技术涉及检测与控制
，具体涉及一种单兵作战手戴式通讯装置。
技术介绍
单兵作战通讯装置在战斗中具有非常重要的作用，其是单兵之间相互协同，相互合作的基础。在执行小规模作战时，单兵作战通讯装置尤为重要。复杂的作战任务不可能只靠单人完成，作战团队的合作直接决定了任务的实行。团队成员在任务中的分工经常不能在任务执行前完全确认，需要在任务进行中不断进行调整。并且在任务执行过程中各时间节点的把握，各单兵行动的一致性要求等都要求单兵在任务中必须保持不间断的通讯。目前常见的单兵作战通讯方式有以下几种：1.手势通讯：通过简单手势与队员进行沟通。优点是无需单独装备通讯装置，可以减少单兵负重。缺点是由于作战环境的不确定性，任务执行时大多数情况下单兵间无法直接目视队员，且此种方式不适用距离较远情况下的通讯，甚至容易造成误解。2.无线电语音通讯：通过无线电信号进行语音通讯。优点是通讯直接、方便。缺点是受执行任务环境要求较高，在极静环境容易暴露目标，在极嘈杂环境无法进行有效的沟通。无线电密码通讯：通过无线电信号对任务指令编码后通讯。优点是通讯内容可以加密，不易破解。缺点是此类设备通常需要较大体积，需要单兵在作战同时完成复杂的指令输入，且无线电语音信号容易被敌方截获和破解。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种单兵作战手戴式通讯装置，本专利技术相对于传统的手势通讯，具有更强的隐蔽性，无需目视即可进行指令传输。相对于语音通讯，可以避免发出声音对任务的执行带来影响，及避免暴露队员方位。相对于密码通讯可以简化指令输入的过程，使单兵可以在最短的时间内完成指令的传输。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种单兵作战手戴式通讯装置，包括系统功能模块、手语识别模块和通信模块；其特征在于：所述系统功能模块包括系统供电模块、中控模块、身份识别模块和存储模块；手语识别模块包括弯曲度采集、加速度采集和陀螺仪；通信模块包括数据采集模块、数据发射模块和数据接收模块；当佩戴人做出不同手势时，手语识别模块检测手指弯曲度、手掌运动加速度和角速度，中控模块根据检测数据调用存储模块中预设的语料库，通过数据采集模块进行编码，编码后的数据通过数据发射模块发射给队友，数据接收模块待机，当接收到队友信息时通过数据采集模块译码；译码后结果通过中控模块通知佩戴人。优选的，单兵佩戴装置后，系统供电模块启动，锂电池给各单元模块供电，中控模块通电启动后，通知各单元模块开始工作，身份识别模块启动后开始工作，检测佩戴人员指纹，确定身份。优选的，所述弯曲度采集为弯曲度传感器，手套在每个手指上有一个弯曲度传感器，可以采集到5组变化的电压量，加上手在运动时在XYZ轴三个方向的加速度和角速度这6组数据，共组成11组数据，通过对每个需要用到的标准手势的11组数据进行特征点采集编码，存储在SD卡中,作为手语数据库。优选的，当作战人员在佩戴手套打手语过程中传感器采集手语的特征点和SD中手语数据中数据进行相关系数计算，找出相关系数最大的数据即可确定手语意思，并及时发送给协同作战人员。优选的，所述陀螺仪采集手在空间三个轴上的运动角速度通过四元数转换为空间角，利用加速度计的二重积分采集手在空间三个轴上的位移。一种手势波形匹配的方法，所述方法使用手语识别模块，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1通过传感器采集得到时间轴上连续变化的波形；S2针对每一个传感器进行波形分析得到每个传感器对应的波形，建立传感器的波形库；S3根据不同手语对应的传感器波形对手语建立波形编码比对库；S4根据S2中的波形库进行数据波形的匹配。优选的，所述波形库需要事先将需要戴着手套将用到的手语演示一遍存储到SD卡中，存储的格式是波形的数据信息以及波形的传感器序号和波形序号；当手语到来之后读取传感器信息，进行波形匹配，匹配到输出相应的波形信号，没有匹配到，传感器的输出波形号零，其中0为无波形信息；最终得出一个由11个数字组成的编码信息。优选的，所述数据波形的匹配的方法为：假定两信号分别为x(t)、y(t)，可以选择当倍数a使a*y(t)去逼近x(t)；误差能量用x(t)-a*y(t)的平方在时域上的积分来表示；倍数a的选择必须要保证能使能量误差为最小，通过对函数求导求极值可以得知当a为x(t)*y(t)在时域的积分与y(t)*y(t)在时域的积分比值时可以满足条件，在此条件下的误差能量是可能所有条件下最小的。优选的，定义x(t)与y(t)的相关数为Pxy,其平方与1的差值为相对误差能量，即误差能量与x(t)*x(t)在时域积分的比值，其中，xy就可以用来表征两波形的相似程度；解出关于Pxy的方程，其分子为x(t)*y(t)在时域的积分；分为两信号各自的平方在时域积分之积的平方根。从数学上可以证明分子的模小于分母，也即相关数Pxy的模不会大于1；由于对于能量有限的信号而言，能量是确定的，相关系数Pxy的大小只由x(t)*y(t)的积分所决定；如果两完全不相似的波形其幅度取值和出现时刻是相互独立、彼此无关的，x(t)*y(t)＝0，其积分结果亦为0，所以当相关系数为0时相似度最差，即不相关；当相关系数为1，则误差能量为0，说明这两信号相似度很好，是线形相关的，两个信号波形的相似性。优选的，其特征在于：在做两个波形的相关分析之前需要将标准手势波形采集回来做为数据文件格式，然后在实践操作中将打手语的波形记录下来也做为数据文件，根据相关函数概念，设标准波形数据为A[i],i∈[0,10]，实践操作中将打手语的波形为B[i],i∈[0,10]；在中控系统中对两组数据进行积分近似按离散点取和的方式进行近似的积分：α+＝A[i]*B[i]；//对A[i]*B[i]的积分β+＝A[i]*A[i]；//对A[i]*A[i]的积分γ+＝B[i]*B[i]；//对B[i]*B[i]的积分P＝α/(sqrt(β*γ))；//相关系数计算。本专利技术的有益效果为：本专利技术解决基于数据手套的手语识别技术，以一组连续的手势动作(包括手指的变化和手势动作的轨迹)，作为研究对象。相对于静态的手语而言，它能表达的含义更加丰富和准确。在作战条件较为复杂情况下，由于协同作战队员无法直接面对面进行手势交流(距离较远或由于障碍物遮挡)且不能进行语音交流时，无法做到作战方案的统一和动作的协同配合容易造成实际作战队员负伤甚至牺牲。当作战队员遇到作战条件无法直接面对面进行手势交流(距离较远或由于障碍物遮挡)且不能进行语音交流时可以利用该通讯装置顺利完成临时作战方案制定和战术动作的协同，保证作战队员的生命安全并顺利完成任务。相对于传统的手势通讯，具有更强的隐蔽性，无需目视即可进行指令传输。相对于语音通讯，可以避免发出声音对任务的执行带来影响，及避免暴露队员方位。相对于密码通讯可以简化指令输入的过程，使单兵可以在最短的时间内完成指令的传输。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的整体模块示意图；图2是本专利技术电路原理示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单兵作战手戴式通讯装置，包括系统功能模块、手语识别模块和通信模块；其特征在于：所述系统功能模块包括系统供电模块、中控模块、身份识别模块和存储模块；手语识别模块包括弯曲度采集、加速度采集和陀螺仪；通信模块包括数据采集模块、数据发射模块和数据接收模块；当佩戴人做出不同手势时，手语识别模块检测手指弯曲度、手掌运动加速度和角速度，中控模块根据检测数据调用存储模块中预设的语料库，通过数据采集模块进行编码，编码后的数据通过数据发射模块发射给队友，数据接收模块待机，当接收到队友信息时通过数据采集模块译码；译码后结果通过中控模块通知佩戴人。

【技术特征摘要】
1.一种单兵作战手戴式通讯装置，包括系统功能模块、手语识别模块和通信模块；其特征在于：所述系统功能模块包括系统供电模块、中控模块、身份识别模块和存储模块；手语识别模块包括弯曲度采集、加速度采集和陀螺仪；通信模块包括数据采集模块、数据发射模块和数据接收模块；当佩戴人做出不同手势时，手语识别模块检测手指弯曲度、手掌运动加速度和角速度，中控模块根据检测数据调用存储模块中预设的语料库，通过数据采集模块进行编码，编码后的数据通过数据发射模块发射给队友，数据接收模块待机，当接收到队友信息时通过数据采集模块译码；译码后结果通过中控模块通知佩戴人。2.根据权利要求1所述的单兵作战手戴式通讯装置，其特征在于：单兵佩戴装置后，系统供电模块启动，锂电池给各单元模块供电，中控模块通电启动后，通知各单元模块开始工作，身份识别模块启动后开始工作，检测佩戴人员指纹，确定身份。3.根据权利要求1所述的单兵作战手戴式通讯装置，其特征在于：所述弯曲度采集为弯曲度传感器，手套在每个手指上有一个弯曲度传感器，可以采集到5组变化的电压量，加上手在运动时在XYZ轴三个方向的加速度和角速度这6组数据，共组成11组数据，通过对每个需要用到的标准手势的11组数据进行特征点采集编码，存储在SD卡中,作为手语数据库。4.根据权利要求3所述的单兵作战手戴式通讯装置，其特征在于：当作战人员在佩戴手套打手语过程中传感器采集手语的特征点和SD中手语数据中数据进行相关系数计算，找出相关系数最大的数据即可确定手语意思，并及时发送给协同作战人员。5.根据权利要求1所述的单兵作战手戴式通讯装置，其特征在于：所述陀螺仪采集手在空间三个轴上的运动角速度通过四元数转换为空间角，利用加速度计的二重积分采集手在空间三个轴上的位移。6.一种手势波形匹配的方法，所述方法使用手语识别模块，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1通过传感器采集得到时间轴上连续变化的波形；S2针对每一个传感器进行波形分析得到每个传感器对应的波形，建立传感器的波形库；S3根据不同手语对应的传感器波形对手语建立波形编码比对库；S4根据S2中的波形库进行数据波形的匹配。7.根据权利要求6所述的手势波形匹配的方法，其特征在于：所述波形库需要事先将需要戴着手套将用到的手语演示一遍存储到SD卡中，存储的格式是波形的数据信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝子强，朱德鹏，詹伟达，唐雁峰，李锐，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22